第三篇 PCBA/PCB安装焊接中缺陷 （故障）经典案例

No.046 PTH绿油塞孔口发生黑色物堆集现象

1.现象描述及分析

（1） 现象描述

① 某产品在某地服役中用户发现PCB的PTH绿油塞孔口堆集了一层黑色物质，覆盖在绿油塞孔口的黑色物质如图No.046-1所示。

② 该物质与PCB结合得很牢固，用酒精或者异丙醇擦拭都很难将其擦掉。

③ 用刀子轻轻刮掉黑色物质，底下露出的是PTH，P TH内塞满了绿油，在显微镜下观察未看到塞孔的绿油有破损。

（2） 现象分析

① EDX分析：为了进一步验证这种呈颗粒状黑色物质的元素组成，以确定其失效模式和机理，特对这种颗粒状黑色物质进行了EDX 分析，颗粒状黑色物质的EDX分析如图No.046-2所示。

② 由图No.046-2可知，构成这种颗粒状黑色物质的主要元素是Cu （67.14wt%） 和S （19.39wt%）。

2.形成原因及机理

（1） 形成原因

通常在PCBA板面上出现黑色物质有以下两种可能。

① 当采用ENIG Ni/Au镀层工艺时，焊盘上的Ni层受到化学侵蚀后生成了黑色的氧化镍，即黑盘现象。其特点是这种黑色物质仅出现在焊盘表面，其元素成分主要是Ni和O。

② Cu元素受S等腐蚀性气体侵蚀后，不断生成呈颗粒状的黑色硫化铜物质，该物质沿焊盘和PCB基材表面不断漫延扩展而形成连续的呈颗粒状黑色覆盖物。S对Cu的侵蚀而诱发的爬行腐蚀所生成的颗粒状黑色物质如图No.046-3所示，即所谓的爬行腐蚀，其特征是：它可同时在焊盘Cu表面和PCB基材表面形成连续的呈颗粒状黑色物质覆盖层，将这种黑色物质进行SEM/EDX检测，一定可同时检测到S （Cl） 和Cu元素的存在。

③ 黑色覆盖物质中主要元素S和Cu的来源如下所述。

● S：主要来源于产品服役环境污染。例如，大气中有H₂ S气体、煤燃烧产物以及各种工业废气，动植物尸体腐蚀均可能排出S元素。

● Cu：对黑色物质覆盖的孔进行切片分析，过孔里阻焊剂塞孔饱满，未发现异常。但在塞孔阻焊剂上方的拐角有露Cu现象。黑色覆盖物中Cu元素的供给源如图No.046-4所示。正是这部分裸露的Cu层，被S侵蚀后，在黑色覆盖物的生成过程中源源不断地提供了Cu元素。

（2） 形成机理

产品在服役环境中因S对Cu的侵蚀行为而发生的爬行腐蚀现象。

3.解决措施

① 用户应按要求改善产品服役的环境条件，环境中不能有S和C1等有害气体的来源。

② 产品制造方应确保PCBA上无露Cu现象。

③ 如果有条件，PCBA应采用三防涂覆层防护。